Як зміни клімату впливають на аеропорти в Європі

Нове дослідження, опубліковане в журналі Aerospace у 2024 році, розкриває вплив кліматичних змін на злітно-посадкові характеристики літаків у Європі. Вчені Джонні Вільямс і Пол Д. Вільямс з Університету Редінга (Велика Британія) разом із Федерікою Гуерріні та Марко Вентуріні з компанії Amigo s.r.l. (Італія) проаналізували, як підвищення температури та зміна тиску повітря до середини XXI століття вплинуть на безпеку та ефективність авіації.

Дослідження охопило 30 європейських аеропортів і базується на даних 10 кліматичних моделей шостої фази проєкту CMIP6, що моделюють різні сценарії викидів парникових газів.

Аналіз зосереджений на літаку Airbus A320 — одному з найпоширеніших у комерційній авіації. Використовуючи модель Ньютона для розрахунку балансу сил, дослідники визначили, що влітку в період 2035–2064 років середня злітна дистанція (TODR) може збільшитися на 50–100 м порівняно з історичним базовим періодом 1985–2014 років.

Це зростання пояснюється зниженням щільності повітря через вищі температури, що вимагає більшої швидкості для створення підіймальної сили. Наприклад, за стандартних умов атмосфери (15°C і 1013,25 гПа) підвищення температури на 1°C додає 4,2–7,4 м до злітної дистанції залежно від маси літака.

Дослідження розглядає три сценарії майбутнього: SSP1−2.6 (сталий розвиток із низькими викидами), SSP3−7.0 (регіональна конкуренція із середніми викидами) та SSP5−8.5 (розвиток на основі викопного палива з високими викидами). У сценарії SSP5−8.5, де глобальне потепління найінтенсивніше, екстремальні значення TODR можуть перевищувати історичні 99-й процентиль до 50% часу влітку в деяких аеропортах. Це означає, що події, які раніше траплялися раз на сто днів, стануть значно частішими.

Для аеропортів із короткими злітними смугами, таких як Хіос (1511 м), Пантеллерія (1675 м), Сан-Себастьян (1800 м) і Рим Чампіно (2203 м), ситуація ускладнюється. У цих локаціях максимальна злітна маса (MTOM) уже обмежена довжиною смуги навіть за історичних умов. Моделювання показує, що до 2060-х років через потепління вантажопідйомність може зменшитися на еквівалент 5–13 пасажирів (за вагою 86 кг з багажем) залежно від сценарію. У SSP5−8.5 обмеження ваги в екстремальних випадках сягатимуть 20 пасажирів, що становить понад 10% місткості A320.

Дослідники застосували метод оцінки щільності ядра (KDE) для аналізу розподілу TODR і виявили, що в майбутньому він стане більш варіабельним і часто набуватиме двовершинної форми. Це відображає зростання частоти аномально жарких днів, що ускладнить прогнозування умов для зльоту. Наприклад, у Лондонському аеропорту Хітроу за сценарієм SSP5−8.5 розподіл температури демонструє ширший хвіст високих значень, що корелює зі збільшенням злітної дистанції.

Вчені також врахували вплив тиску повітря, який разом із температурою визначає щільність. У Римі Чампіно при температурі 20°C зміна тиску може додати до 50 м до TODR, а при 30°C — зменшити MTOM на 500 кг. Такі коливання підкреслюють складність прогнозів і потребу в адаптації авіаційної інфраструктури.

Дослідження спирається на дані CMIP6, скориговані за допомогою методу Quantile Delta Mapping для збереження довгострокових трендів і усунення модельних похибок. Воно охоплює 25 найбільших аеропортів Європи за пасажиропотоком 2019 року та п’ять додаткових із проблемами коротких смуг чи шумового забруднення. Серед прикладів — Хітроу (3902 м), Шипхол (3800 м) і Франкфурт (4000 м), де запас смуги дозволяє уникнути обмежень, та менші аеропорти, де адаптація неминуча.

У висновках автори зазначають, що отримані результати є першим кроком до оцінки ширших наслідків кліматичних змін для авіації. Зростання злітної дистанції та зменшення вантажопідйомності вимагатимуть від операторів коригування розкладів, зменшення пасажирів чи палива, а в перспективі — модернізації двигунів чи подовження смуг. Дослідники планують розширити аналіз на інші типи літаків, як-от Boeing 737 чи Airbus A380, і врахувати додаткові фактори, зокрема вологість і вітрові патерни, які також впливають на зліт. Ці дані стануть основою для адаптації авіаційної галузі до кліматичних викликів, що неухильно наближаються.